1. Klasifiko deFiberoAamplifikiloj
Ekzistas tri ĉefaj tipoj de optikaj amplifiloj:
(1) Duonkondukta Optika Amplifilo (SOA, Duonkondukta Optika Amplifilo);
(2) Optikaj fibraj amplifiloj dopitaj per raraj teraj elementoj (erbio Er, tulio Tm, prazeodimio Pr, rubidio Nd, ktp.), ĉefe erbio-dopitaj fibraj amplifiloj (EDFA), same kiel tulio-dopitaj fibraj amplifiloj (TDFA) kaj prazeodimo-dopitaj fibraj amplifiloj (PDFA), ktp.
(3) Nelinearaj fibraj amplifiloj, ĉefe fibraj Ramanaj amplifiloj (FRA, Fibra Ramana Amplifilo). La ĉefa komparo de rendimento de ĉi tiuj optikaj amplifiloj estas montrita en la tabelo.
EDFA (Erbium-Dopita Fibra Amplifilo)
Plurnivela lasersistemo povas esti formita per dopado de la kvarca fibro per rarateraj elementoj (kiel ekzemple Nd, Er, Pr, Tm, ktp.), kaj la eniga signallumo estas rekte amplifikita sub la ago de la pumplumo. Post provizado de taŭga retrokuplado, fibra lasero estas formita. La funkciaj ondolongoj de la Nd-dopita fibra amplifilo estas 1060nm kaj 1330nm, kaj ĝia disvolviĝo kaj apliko estas limigitaj pro devio de la plej bona sinka pordo de fibrooptika komunikado kaj aliaj kialoj. La funkciaj ondolongoj de EDFA kaj PDFA estas respektive en la fenestro de la plej malalta perdo (1550nm) kaj nul-dispersa ondolongo (1300nm) de optika fibra komunikado, kaj TDFA funkcias en la S-bendo, kiuj estas tre taŭgaj por aplikoj de optikaj fibraj komunikaj sistemoj. Precipe EDFA, la plej rapida disvolviĝo, estis praktika.
LaPprincipo de EDFA
La baza strukturo de EDFA estas montrita en Figuro 1(a), kiu konsistas ĉefe el aktiva medio (erbio-dopita silicia fibro ĉirkaŭ dekojn da metroj longa, kun kerna diametro de 3-5 mikrometroj kaj dopanta koncentriĝo de (25-1000)x10-6), pumplumfonto (990 aŭ 1480nm LD), optika kuplilo kaj optika izolilo. Signallumo kaj pumplumo povas disvastiĝi en la sama direkto (kundirekta pumpado), kontraŭaj direktoj (inversa pumpado) aŭ ambaŭ direktoj (dudirekta pumpado) en la erbia fibro. Kiam la signallumo kaj la pumplumo estas injektitaj en la erbian fibron samtempe, la erbiaj jonoj estas ekscititaj al alta energinivelo sub la ago de la pumplumo (Figuro 1(b), tri-nivela sistemo), kaj rapide malkreskas al la metastabila energinivelo. Kiam ĝi revenas al la baza stato sub la ago de la incida signallumo, ĝi elsendas fotonojn respondantajn al la signallumo, tiel ke la signalo estas plifortigita. Figuro 1 (c) estas ĝia plifortigita spontanea emisio (ASE) spektro kun granda bendolarĝo (ĝis 20-40nm) kaj du pintoj respondantaj al 1530nm kaj 1550nm respektive.
La ĉefaj avantaĝoj de EDFA estas alta gajno, granda bendolarĝo, alta elira potenco, alta pumpilefikeco, malalta enmetperdo, kaj nesentemo al polusiĝa stato.
2. Problemoj kun fibro-optikaj amplifiloj
Kvankam optika amplifilo (precipe EDFA) havas multajn elstarajn avantaĝojn, ĝi ne estas ideala amplifilo. Aldone al la aldona bruo, kiu reduktas la signal-bruon (SNR) de la signalo, ekzistas kelkaj aliaj mankoj, kiel ekzemple:
- Neegalaĵo de la gajnospektro ene de la amplifillarĝo influas la multkanalan amplifilrendimenton;
- Kiam optikaj amplifiloj estas kaskaditaj, la efikoj de ASE-bruo, fibrodisperso kaj nelinearaj efikoj akumuliĝos.
Ĉi tiujn problemojn oni devas konsideri dum aplikaĵa kaj sistemdezajno.
3. Apliko de Optika Amplifilo en Optika Fibra Komunikada Sistemo
En la optika fibra komunikada sistemo, laFibra Optika Amplifilopovas esti uzata ne nur kiel potencamplifilo de la sendilo por pliigi la dissendan potencon, sed ankaŭ kiel antaŭamplifilo de la ricevilo por plibonigi la ricevan sentemon, kaj ankaŭ povas anstataŭigi la tradician optikan-elektran-optikan ripetilon, por plilongigi la dissendan distancon kaj realigi tute optikan komunikadon.
En optikaj fibraj komunikaj sistemoj, la ĉefaj faktoroj limigantaj la dissendodistancon estas la perdo kaj disperso de la optika fibro. Uzante mallarĝspektran lumfonton, aŭ laborante proksime al la nul-dispersa ondolongo, la influo de fibra disperso estas malgranda. Ĉi tiu sistemo ne bezonas plenumi kompletan signaltempan regeneradon (3R relajso) ĉe ĉiu relajsostacio. Sufiĉas rekte amplifiki la optikan signalon per optika amplifilo (1R relajso). Optikaj amplifiloj povas esti uzataj ne nur en longdistancaj trunkaj sistemoj sed ankaŭ en optikaj fibraj distribuaj retoj, precipe en WDM-sistemoj, por amplifiki plurajn kanalojn samtempe.
1) Apliko de Optikaj Amplifiloj en Trunkaj Optikaj Fibraj Komunikaj Sistemoj
Figuro 2 estas skemo de la apliko de optika amplifilo en la trunka optika fibra komunikada sistemo. (a) La bildo montras, ke la optika amplifilo estas uzata kiel la potenca plifortiga amplifilo de la sendilo kaj la antaŭamplifilo de la ricevilo, tiel ke la ne-relajsa distanco estas duobligita. Ekzemple, adoptante EDFA, la sistema dissendo... distanco de 1.8Gb/s pliiĝas de 120km ĝis 250km aŭ eĉ atingas 400km. Figuro 2 (b)-(d) estas la apliko de optikaj amplifiloj en plurrelajsaj sistemoj; Figuro (b) estas la tradicia 3R relajsa reĝimo; Figuro (c) estas la miksita relajsa reĝimo de 3R ripetiloj kaj optikaj amplifiloj; Figuro 2 (d) Ĝi estas tute optika relajsa reĝimo; en tute optika komunikada sistemo, ĝi ne inkluzivas tempigajn kaj regeneradajn cirkvitojn, do ĝi estas bit-travidebla, kaj ne ekzistas limigo de "elektronika botela lipharo". Kondiĉe ke la senda kaj riceva ekipaĵo ĉe ambaŭ finoj estas anstataŭigita, estas facile ĝisdatigi de malalta rapido al alta rapido, kaj la optika amplifilo ne bezonas esti anstataŭigita.
2) Apliko de Optika Amplifilo en Optika Fibra Distribua Reto
La avantaĝoj de alta povumo de optikaj amplifiloj (precipe EDFA) estas tre utilaj en larĝbendaj distribuaj retoj (kiel ekzempleCATVRetoj). La tradicia CATV-reto uzas koaksan kablon, kiu bezonas esti amplifikita ĉiujn kelkcent metrojn, kaj la serva radiuso de la reto estas ĉirkaŭ 7 km. La optika fibra CATV-reto uzanta optikajn amplifilojn povas ne nur multe pliigi la nombron de distribuitaj uzantoj, sed ankaŭ multe vastigi la retvojon. Lastatempaj evoluoj montris, ke la distribuado de optika fibro/hibrido (HFC) tiras la fortojn de ambaŭ kaj havas fortan konkurencivon.
Figuro 4 estas ekzemplo de optika fibra distribua reto por AM-VSB-modulado de 35 televidkanaloj. La lumfonto de la sendilo estas DFB-LD kun ondolongo de 1550nm kaj elira potenco de 3.3dBm. Uzante 4-nivelan EDFA kiel potencdistribuan amplifilon, ĝia enira potenco estas ĉirkaŭ -6dBm, kaj ĝia elira potenco estas ĉirkaŭ 13dBm. Optika ricevilsentemo estas -9.2dBm. Post 4 niveloj de distribuo, la tuta nombro de uzantoj atingis 4.2 milionojn, kaj la retvojo estas pli ol dekoj da kilometroj. La pezbalancita signalo-bruo-rilatumo de la testo estis pli granda ol 45dB, kaj EDFA ne kaŭzis redukton en CSO.
Afiŝtempo: 23-a de aprilo 2023